Woher kommt die Kraft die Massereiche Objekte anzieht?
Bevor ihr mich falsch versteht:
Ich verstehe, das Gravitation keine wirkliche Kraft ist und das sie durch die Krümmung der Raum-Zeit entsteht.
Wenn wir jetzt eine gekrümmte Raumzeit haben, ziehen sich die Objekte ja an. Sie bewegen sich auf der gekrümmten Bahn. Aber warum können die Objekte nicht anhalten, sondern sie fallen einfach in diesen Gravitationstrichter? Woher kommt es das die in den Gravitationstrichter fallen?
wenn es keine Kraft ist: woher weiß dann die Raumzeit, dass und wie sehr sie sich krümmen muss?
Die ART besagt, dass Masse und Energie die Raum-Zeit krümmt. Warum das so ist beschreibt die Theorie meines Wissens nicht.
Gravitation ist eine Eigenschaft von Masse. Gravitation entsteht nicht durch eine Krümmung der Raumzeit, sie IST die Krümmung der Raumzeit
Und wie resultiert aus der Krümmung dann das Massen sich anziehen?
9 Antworten
Achtung, Halbwissen: alles bewegt sich konstant mit "c" durch die Raumzeit. Wenn ein Objekt stationär ist (relativ zu was!? ...), bewegt es sich immer noch durch die Zeitkomponente der Raumzeit. Beschleunigt man es in den Raumdimensionen, geht das auf Kosten der Geschwindigkeit durch die Zeitkomponente (Zeit vergeht langsamer).
Im gekrümmten Raum - oder eher: gekrümmter Raumzeit - bewegt sich ein Objekt immer auf der energetisch günstigsten ("kürzesten") Verbindung zwischen zwei Punkten. Betrachten wir nur die Raumdimensionen, sieht das so aus, als würde das Objekt von einer anderen Masse angezogen.
Diese Bewegung zwischen zwei Punkten - zwei Punkten in der Raumzeit - findet immer statt - eben weil sich das Objekt halt immer mit "c" bewegt und somit auch immer durch die Zeitkomponente bewegt.
... ergibt das Geschreibsel für irgendwen außer mir selbst einen Sinn ...? ^^
Hm, afaik genau anders herum. Objekte bewegen sich konstant mit "c" durch die Raumzeit. Wenn sie im 3D Raum stationär erscheinen, bewegen sie sich immer noch durch die Zeit. Diese Bewegung in der Raumzeit erfolgt immer auf einer "Geraden", der kürzesten Verbindung zwischen zwei Punkten. Im 3D Raum kann das aber wie eine gebogene, eben gekrümmte Linie aussehen.
Ich habe das hier gerade gefunden - vielleicht hilft das irgendwie: https://www.youtube.com/watch?v=kadAXQmMlMY
Danke, das Video hat es sehr anschaulich dargestellt :D
Bin mir nicht sicher. 2 Absätze konnte ich gut folgen, beim letzten habe ich keine Ahnung.
Wenn man sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, kann man sich nicht mehr durch die Zeit bewegen, so viel ist klar- für das Photon vergeht/existiert keine Zeit.
Ob das auch umgekehrt gilt? für die relativ- Bewegung kann das nicht gelten und Absolut unbewegte Objekte gibt es nicht. Und die energetische günstigste Verbindung: der Apfel nimmt den kürzesten Weg. Aber mit ausreichender Energie kann ein Satellit die Gravitation ewig veräppeln wenn er ewig um die Erde fällt ohne das seine Energie jemals abnehmen müsste
Na ja, wenn man das Modell mit dem gespannten Gummituch mit eine Masse in der Mitte, die das Gummituch trichterförmig nach unten zieht, kann man sich gut vorstellen, wie eine Murmel in ein Orbit um diese Masse gelangt.
Aber um das jetzt mit Raumzeit - speziell der Zeitkomponente - anschaulich zu erklären ... ok, dafür reicht mein Halbwissen jetzt leider nicht aus. Ich weiß es schlicht nicht. ^^
Na ja, unser Verstand ist durch die Evolution unter irdischen Bedingungen geprägt worden. Dinge wie die Raumzeit können wir daher nicht gut intuitiv begreifen. Das einzige was uns helfen kann ist Mathematik. Ohne die wäre Einstein nur durch angestrengtes Nachdenken und Experimente auch nicht drauf gekommen.
die Anziehung ist nur scheinbar. Objekte bewegen sich kräftefrei auf Geodesics, und durch die Krümmung sind Geodesics keine Geraden, sondern Kurven, die sich auch berühren können, und dann kollidieren die Objekte, wie zwei Eisenbahnzüge die sich auf einer Weiche treffen.
Das Bild mit dem "Trichter" ist ein irreführendes Modell - der Trichter ist nicht die krumme Raumzeit, sondern nur das Gravitationspotential. Die krumme Raumzeit selbst kann man sich geschlossen gar nicht bildhaft vorstellen.
ART und Minkowski-Metrik ist mir nur noch rudimentär in Erinnerung...ich wage es mal meine bM. zu äußern.
Du sagst zwar, die Gravitation wird durch die Krümmung der Raumzeit erzeugt, hast aber ein falsches Bild im Kopf mit den Modell des sogenannten Gravitationstrichters: eindrückende Masse im Bettuch, was ja nicht stimmt. Es ist nur ein netter Versuch der nicht vorstellbaren Stauchung, Verzerrung des 4D Minkowski-Raums der Raumzeit durch Massen
Massen (Energie...) im Raum verändern das 4D Raumzeitgefüge, sprich die 4D Raum und Zeit wird verzerrt! Was wir uns leider nicht vorstellen können. Die allgemeine Feldtheorie beschreibt aber die Stärke der Krümmung und Art der Verzerrung der Raumzeit im Bereich z.B. einer Masse, was einfach auf allen andere Körper eine direkte (nicht unmittelbarer, <=c)Wirkung erzeugt und auch das gegenseitig: Nämlich wird der Raum für diese andere Massen gekrümmt, obwohl diese Masse sich eigentlich geradeaus bewegt. Das ist ja das verwirrende der ART. Der nicht euklidische m. o. w. gekrümmte Minkowski Raum...
Die Massen haben also keine Wahl, sie werden durch die gekrümmt Raumzeit aneinander gezwungen, wobei jede Masse für sich gesehen sich gerade aus bewegt...
Betrachte den Extremfall mit Singularität: Schwarzes Loch, wo Raum und Zeit quasi auf sich selbst gerümmt werden...Zeit ist 0 und Krümmung Unendlich oder...wer weiß...
Hallo KellerKind182,
die NEWTONsche Mechanik (NM) beschreibt die Gravitation durchaus als Kraft, zu der die Schwere¹) Masse gewissermaßen die "Gravitationsladung" darstellt, ähnlich wie die elektrische Kraft durch eine elektrische Ladung erzeugt wird.
Wie wir derzeit nicht tiefer erklären können, warum elektrische Ladungen auf Distanz miteinander wechselwirken, so haben wir bislang auch keine tiefere Erklärung dafür, dass Schwere Massen das ebenfalls tun.
Allerdings war schon GALILEI klar, dass die Schwere Masse mit der Trägen Masse (s. Fußnote) übereinstimmen muss: Ihm fiel auf, dass auf der Erde Körper ganz unterschiedlicher Masse gleich schnell fallen würden, wenn der Luftwiderstand nicht wäre.
Dies macht auch eine geometrische Beschreibung der Gravitation möglich²), die dann EINSTEIN in Form der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) aufstellte. Er beschrieb sie als Krümmung der Raumzeit; vielen Menschen ist nicht ganz klar, was das bedeutet:
In der Raumzeit ist Zeit ja schon als geometrische Dimension enthalten, und Bewegung zweier Körper relativ zueinander ist in der Raumzeit eben nicht Bewegung, sondern die Neigung ihrer Weltlinien³) (WL) gegeneinander. Dies sollte die Frage ...
Aber warum können die Objekte nicht anhalten, ...
... beantworten: In der Zeit können sie nicht stehen bleiben, oder vielmehr: In der Raumzeit existieren sie einfach als WL bzw., unter Berücksichtigung ihrer Ausdehnung, Weltstränge (WS).⁴)
Noch zwei wichtige Fakten über WLn:
- Die WLn zweier relativ zueinander unbewegter Körper verlaufen parallel.
- Die WL eines Körpers, der keinerlei Kräften außer ggf. der Gravitation unterliegt, ist geodätisch (d.h. so gerade wie es überhaupt möglich ist).
Wenn wir jetzt eine gekrümmte Raumzeit haben, ... [bewegen] ... sich die Objekte ja ... auf der gekrümmten Bahn.
Bahnen sind räumlich und müssen auch in einer gekrümmten Raumzeit gar nicht gekrümmt sein: Wenn ein Objekt frontal auf ein anderes, viel massereicheres zukommt, bis es mit ihm kollidiert, ist seine Bahn kerzengerade; allerdings wird es dabei schneller; seine WL ist nicht gerade, obwohl sie geodätisch ist.
Abb. 1: Auf dieser Kugeloberfläche soll der Äquator für die WL des Erdmittelpunkts stehen; sie ist eine Geodätische, genauso wie der Äquator auch. Der schwarz gezeichnete Breitenkreis steht für die Erdoberfläche, etwa eine Wasserfläche. Der noch höhere rote Breitenkreis steht für eine erhöhte Stelle (z.B. die Höhe eines Sprungturms). Der Längengrad steht für die Zeit. Solange ich auf dem Sprungturm oder dem Boden stehe (oder im Wasser schwimme), werde ich durch eine Kraft nach oben vom Erdmittelpunkt ferngehalten. Wenn ich den Sprungturm verlasse, bin ich im freien Fall; meine WL ist geodätisch.
Übrigens wissen wir nicht, warum Massen die Raumzeit krümmen.
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¹) Das Wort ist groß geschrieben, weil 'Schwere Masse' einen feststehenden Begriff darstellt; die Schwere Masse wird in der NM begrifflich vorsichtshalber von der Trägen Masse unterschieden.
²) Ansätze dafür soll schon BOSKOVIĆ im 18. Jahrhundert gehabt haben, aber ihm fehlten das Werkzeug und die Konzepte, um dies auszuarbeiten.
³) Genau genommen ist die WL eines Körpers nur die seines Schwerpunkts; den Körper (einschließlich seiner räumlichen Ausdehnung) im zeitlichen Verlauf seiner Existenz könnte man eher als "Weltstrang" "Weltwurst" oder, wenn man den Raum auf eine einzige Dimension reduzieren kann, "Weltstraße" bezeichnen.
⁴) Man kann sich natürlich ein Hier-und-jetzt des Körpers vorstellen, das sich die WL entlang bewegt wie ein Auto eine Straße entlang fährt, mit dem Unterschied, dass das Hier-und-jetzt weder anhalten noch auch nur sein Tempo ändern kann.
Objekte können doch anhalten bzw. sich gegen die Krümmung entgegengesetzt bewegen. Sonst könnten wir doch die Erde nicht Raketen verlassen.
Es kostet eben Energie.
Ein unbelebtes Objekt wie ein Planet oder Asteroid hat auch ohne Antrieb Energie: durch Bewegungsimpuls und die eigene Schwerkraft.
Also bewegen sich Objekte, selbst wenn sie Stationär zu sein scheinen, wodurch sie sich dann auf einer gekrümmten Bahn durch die Raumzeit bewegen?